واقعیت مجازی فرانت‌اند: راهنمای توسعه‌دهندگان برای ادغام WebXR و A-Frame

وب در حال تکامل است. برای دهه‌ها، آن یک بستر دو بعدی از متن، تصاویر و ویدئوها بود که به صفحه‌های مسطح دستگاه‌های ما محدود می‌شد. اما مرز جدیدی در حال ظهور است: وب غوطه‌ور. این تکامل بعدی، تجربیات سه بعدی، تعاملی و فضایی را مستقیماً به مرورگر می‌آورد که بدون نیاز به نصب هیچ برنامه‌ای، برای میلیاردها کاربر در سراسر جهان قابل دسترس است. در قلب این انقلاب، دو فناوری کلیدی قرار دارند: WebXR Device API و A-Frame.

برای توسعه‌دهندگان فرانت‌اند، این یک تحول هیجان‌انگیز و عظیم است. مهارت‌هایی که در HTML، CSS و جاوا اسکریپت کسب کرده‌اید دیگر فقط به ساخت وب‌سایت‌ها و برنامه‌های وب محدود نمی‌شوند؛ اکنون آن‌ها دروازه شما برای ایجاد دنیاهای واقعیت مجازی و افزوده هستند. این راهنما برای شما طراحی شده است – توسعه‌دهنده وب حرفه‌ای که به دنبال درک و مهار قدرت واقعیت مجازی فرانت‌اند است. ما WebXR را رمزگشایی خواهیم کرد، فریم‌ورک فوق‌العاده قابل دسترس A-Frame را معرفی می‌کنیم و شما را در ساخت اولین تجربه وب غوطه‌ور خود همراهی خواهیم کرد.

وب غوطه‌ور چیست؟ بُعدی جدید برای تعامل دیجیتال

قبل از پرداختن به جزئیات فنی، درک این فضا بسیار مهم است. اصطلاح "وب غوطه‌ور" به مجموعه‌ای از فناوری‌ها اشاره دارد که به ما امکان می‌دهند محتوای وب را در یک بستر سه بعدی و فضایی تجربه کنیم. این چتری است که تحت آن واقعیت مجازی (VR)، واقعیت افزوده (AR) و واقعیت ترکیبی (MR) در وب وجود دارند.

• واقعیت مجازی (VR): کاربر را به طور کامل در یک محیط کاملاً دیجیتالی غوطه‌ور می‌کند و دنیای واقعی را مسدود می‌نماید. این معمولاً از طریق یک هدست مانند Meta Quest، HTC Vive یا Pico Neo تجربه می‌شود.
• واقعیت افزوده (AR): اطلاعات دیجیتالی یا اشیاء مجازی را بر روی دنیای واقعی همپوشانی می‌کند. این معمولاً از طریق دوربین گوشی هوشمند و همچنین از طریق عینک‌های هوشمند تجربه می‌شود.
• واقعیت ترکیبی (MR): شکلی پیشرفته‌تر از AR است که در آن اشیاء مجازی نه تنها همپوشانی می‌شوند بلکه می‌توانند به روشی معنی‌دار با محیط دنیای واقعی نیز تعامل داشته باشند.

اهمیت آوردن این تجربیات به وب را نمی‌توان نادیده گرفت. این کار اصطکاک فروشگاه‌های برنامه، دانلودها و نصب‌ها را از بین می‌برد. کاربر می‌تواند به سادگی روی یک لینک کلیک کند و به یک نمایشگاه مجازی، یک ماژول آموزشی تعاملی یا یک فضای کاری سه‌بعدی مشترک منتقل شود. این دسترسی است که وب غوطه‌ور را به یک عامل تغییر دهنده بازی برای صنایعی از تجارت الکترونیک و آموزش گرفته تا املاک و سرگرمی تبدیل می‌کند.

درک WebXR: بنیان VR/AR مبتنی بر وب

جادویی که همه اینها را در یک مرورگر ممکن می‌سازد، WebXR Device API است. "XR" یک اصطلاح کلی برای طیف واقعیت‌ها (VR, AR, MR) است. WebXR API یک مشخصه است که یک رابط استاندارد برای برنامه‌های وب فراهم می‌کند تا با سخت‌افزار VR و AR ارتباط برقرار کنند.

تکامل از WebVR

برخی توسعه‌دهندگان ممکن است WebVR API اولیه را به یاد بیاورند. این در حالی که یک تلاش پیشگامانه بود، عمدتاً به واقعیت مجازی محدود می‌شد. WebXR Device API جانشین آن است که از ابتدا برای قوی‌تر، ایمن‌تر و قادر به مدیریت هر دو VR و AR طراحی شده است. این رویکرد یکپارچه برای آینده‌نگری محتوای وب غوطه‌ور حیاتی است.

مفاهیم اصلی WebXR

کار مستقیم با WebXR API می‌تواند پیچیده باشد، اما درک مفاهیم اصلی آن، حتی هنگام استفاده از یک فریم‌ورک، ضروری است. این به شما کمک می‌کند تا آنچه در پشت پرده اتفاق می‌افتد را درک کنید.

• جلسه XR (XR Session): یک جلسه XR نشان‌دهنده اتصال بین صفحه وب شما و سخت‌افزار XR است. شما باید یک جلسه را از کاربر درخواست کنید، و کاربر باید به صراحت اجازه دهد—یک ویژگی حیاتی امنیتی و حریم خصوصی. انواع مختلفی از جلسات وجود دارد، مانند `immersive-vr` و `immersive-ar`.
• فضای مرجع (Reference Space): این سیستم مختصات برای دنیای مجازی را تعریف می‌کند. به عنوان مثال، یک فضای `local-floor` مبدأ خود را روی زمین در موقعیت شروع کاربر دارد که برای VR در مقیاس اتاق ایده‌آل است. یک فضای `viewer` به سر کاربر قفل شده است که برای تجربیات نشسته یا ویدئوهای 360 درجه مناسب است.
• پوز بیننده (Viewer Pose): این موقعیت و جهت‌گیری سر کاربر (یا دستگاه) را در فضای مجازی توصیف می‌کند. مرورگر این اطلاعات را در هر فریم ارائه می‌دهد که برای رندر کردن پرسپکتیو صحیح استفاده می‌شود.
• منابع ورودی (Input Sources): این به هر دستگاهی اشاره دارد که برای تعامل با صحنه استفاده می‌شود، مانند کنترل‌کننده‌های دستی، دست‌های ردیابی شده یا حتی نگاه کاربر. API داده‌هایی در مورد موقعیت، جهت‌گیری و فشارهای دکمه آنها ارائه می‌دهد.

اگرچه قدرتمند است، اما ساخت یک تجربه از ابتدا با WebXR API خام نیازمند درک عمیقی از رندرینگ گرافیک سه بعدی (معمولاً با WebGL) و مقدار زیادی کد بویلرپلیت است. اینجاست که فریم‌ورک‌هایی مانند A-Frame وارد می‌شوند تا فرآیند را به شدت ساده کنند.

چرا A-Frame؟ دسترس‌پذیر ساختن WebXR برای همه

A-Frame یک فریم‌ورک وب متن‌باز است که در ابتدا توسط موزیلا برای ساخت تجربیات سه بعدی و VR با استفاده از HTML ایجاد شد. فلسفه آن ساده است: توسعه WebXR را آسان‌تر و قابل دسترس‌تر کند، به خصوص برای کسانی که پیشینه‌ای در برنامه‌نویسی گرافیک سه بعدی ندارند.

A-Frame بر پایه کتابخانه قدرتمند three.js ساخته شده است اما بسیاری از پیچیدگی‌های آن را انتزاعی می‌کند. به جای نوشتن صدها خط جاوا اسکریپت برای راه‌اندازی یک صحنه، می‌توانید این کار را با چند تگ HTML آشنا انجام دهید. این رویکرد اعلامی یک تغییردهنده بازی برای توسعه‌دهندگان فرانت‌اند است.

مزایای کلیدی A-Frame

• HTML اعلامی: اگر HTML را می‌دانید، می‌توانید در عرض چند دقیقه شروع به ساخت یک صحنه VR کنید. کد خوانا و آسان برای درک است.
• معماری Entity-Component-System (ECS): این یک الگوی رایج و قدرتمند در توسعه بازی است. در A-Frame، هر چیزی در یک صحنه یک موجودیت (entity) است. شما کامپوننت‌ها (components) را به این موجودیت‌ها متصل می‌کنید تا به آنها ظاهر، رفتار و قابلیت بدهید. این رویکرد ترکیب را بر وراثت ترجیح می‌دهد و کد را ماژولارتر و قابل استفاده مجدد می‌کند.
• چند پلتفرمی به طور پیش‌فرض: یک صحنه A-Frame در همه جا کار می‌کند – روی دسکتاپ با ماوس و صفحه‌کلید، روی تلفن همراه با کنترل‌های لمسی و جهت‌گیری دستگاه، و روی هدست VR با کنترل‌کننده‌ها. A-Frame راه‌اندازی را برای تمام این پلتفرم‌ها به طور خودکار انجام می‌دهد.
• اکوسیستم پر جنب و جوش: جامعه A-Frame هزاران کامپوننت برای همه چیز از فیزیک و سیستم‌های ذرات گرفته تا عناصر رابط کاربری پیچیده ایجاد کرده است. A-Frame Registry مکانی عالی برای کشف این کامپوننت‌ها است.
• بازرس بصری: A-Frame همراه با یک بازرس سه‌بعدی قدرتمند و داخلی عرضه می‌شود که می‌توانید آن را با `Ctrl + Alt + I` باز کنید. این به شما امکان می‌دهد صحنه خود را در زمان واقعی مشاهده و تنظیم کنید، بسیار شبیه به ابزارهای توسعه‌دهنده مرورگر برای صفحات وب دو بعدی.

شروع کار: اولین صحنه WebXR A-Frame شما

بیایید از تئوری به عمل برویم. ما یک صحنه واقعیت مجازی ساده خواهیم ساخت که می‌توانید آن را در هر مرورگری و روی هر هدست VR مشاهده کنید.

پیش‌نیازها

• یک ویرایشگر متن، مانند Visual Studio Code.
• یک مرورگر وب مدرن (کروم، فایرفاکس، اج).
• روشی برای ارائه فایل HTML شما. افزونه Live Server برای VS Code برای این کار عالی است.
• (اختیاری اما توصیه می‌شود) یک هدست VR برای تجربه غوطه‌وری واقعی.

گام 1: راه‌اندازی فایل HTML

یک فایل جدید با نام `index.html` ایجاد کنید و کد بویلرپلیت زیر را اضافه کنید. مهمترین بخش، تگ `